Page 107 - 《爆炸与冲击》2026年第3期

第 46 卷 王 磊，等： 冲击作用下红砂岩动态破坏的围压效应 第 7 期

由于围岩爆破开挖时爆破应力波的衰减作用，围岩体及其承受的冲击载荷随着爆源位置变化而变
化，而对于不同冲击荷载作用下围岩体的动态力学行为及能量耗散机制仍缺乏系统性研究。本文基于
带围压装置的 SHPB 试验系统，对红砂岩试样开展围压条件下的动态力学试验，重点分析围压与冲击荷
载的协同作用对材料强度特性、破坏机理及能量传播规律的影响，以期为深部巷道爆破开挖中的动力灾
害防控和优化设计提供理论依据。

1 试验设计方案

1.1 试件制备
试验用岩石试样来自甘肃西北地区，对试
样 进 行 实 验 室 加 工 处 理 并 选 取 完 整 性 和 均 匀
性较好的红砂岩（图 1），加工成 ∅ 50 mm×50 mm
的圆柱体试件，试样两端横截面的不平行度和
不 垂 直 度 均 小 于 0.02 mm， 制 作 完 成 后 放 入 烘
干箱内烘干，将离散性较大的试样剔除，筛选符
合试验要求的试件，试件的基本物理力学参数见
表 1。 图 1 标准试样
Fig. 1 Standard specimens

表 1 红砂岩基本物理力学参数
Table 1 Basic physical and mechanical parameters of red sandstone
−1
−3
孔隙度/% 密度/(kg∙m ) 单轴抗压强度/MPa 纵波波速/(m·s ) 静态弹性模量/GPa
14.30 2 238 27.78 3 012 9.24
1.2 试验设备

动态冲击压缩试验在直径为 50 mm 的分离式霍普金森压杆（SHPB）试验系统中进行。该系统由加
载装置、杆系组件及数据采集系统 3 部分组成。通过在入射杆与透射杆上粘贴应变片，采集入射波、反
射 波 及 透 射 波 信 号 。 采 用 主 动 加 载 方 式 ， 通 过 液 压 装 置 控 制 围 压 大 小 ， 围 压 仓 及 SHPB 系 统 如 图 2
所示。

Confining

Rubber Oil Steel outer wallt pressure device Buffer
device
sleeve inlet Air chamber
Impact rod
Bar restraint device Warehouse body Injecting rod Transmission
rod
fixing device Strain gauge
Gas source Solenoid Ultra- Data
device valve dynamic acquisition
strain gauge device
(a) Schematic diagram of the enclosure andcompression chamber (b) SHPB test system

图 2 试验装置
Fig. 2 Test setup
1.3 试验方案
由于试验用试件取自地下约 100 m 深度，且在立井钻爆法施工过程中承受冲击荷载作用，因此，将
围压条件下 SHPB 冲击压缩试验的围压等级 [35] 设置为 0、0.5、1.0 和 1.5 MPa，其中，0 MPa 为对照组试
验。具体试验方案如图 3 所示。

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